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空气中的细菌是疾病的主要传播介质,部分空气中的细菌会沉降在物体表面,也会造成疾病传播,故空气中和物体表面细菌的快速检测对预防疾病传播具有重要意义。现有检测方法存在细菌采样模块与检测模块分离、转移效率低、检测效率低的问题,构建新型的高效检测方法是十分必要的。将光电检测技术与微流控技术结合构建集成化微流控芯片,具有实现细菌捕获富集和快速检测的巨大潜力。本文提出将细菌采集、转移、浓缩和检测功能集成在微流控芯片上,研制集成化微流控芯片及分析系统,利用微流控芯片开展空气和物体表面细菌的检测研究,建立基于微流控芯片的空气和物体表面细菌高效检测的新方法。相关研究在环境空间中细菌快速检测和鉴别方面具有重要的研究价值和潜在的应用价值。本论文主要研究工作及成果如下:（1）提出将凝胶微孔膜或凝胶微柱阵列集成在微流控芯片上,充分利用凝胶材料对细菌的粘附及释放特性实现细菌高效采集,结合电化学阻抗（EIS）、荧光（FL）和表面增强拉曼（SERS）等检测模式,设计研制了四种微流控细菌检测芯片,用于空气和物体表面细菌的高效采集和检测。1)采用多巴胺耦联壳聚糖（PDA-co-CS）复合凝胶改性微孔电极构建凝胶微孔网状电极,研制了集成PDA-co-CS凝胶微孔网状电极的芯片。2)采用Ag NPs@PDA-co-CS复合凝胶改性七角星微柱阵列,研制了集成Ag NPs@PDA-co-CS凝胶微柱阵列的微流控芯片。3)采用聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）凝胶改性微柱阵列,将其作为细菌采样功能区,设计并集成衍生微管道,研制了集成PNIPAAm凝胶微柱阵列的微流控芯片。4)设计制备了用于表面细菌采集和高效检测的集成PNIPAAm凝胶微柱阵列贴片的微流控芯片。采用数字雕刻和MEMS光刻加工工艺制备微流控芯片,通过结构表征和实验测试,证明成功制备了所设计的芯片,并证实其可用于空气和物体表面细菌的快速检测。（2）通过在芯片上集成EIS和SERS原位检测模式,利用集成PDA-co-CS凝胶微孔网状电极的芯片,实现了细菌的高效采集、快速检测和辨识。集成PDA-co-CS凝胶微孔网状电极的芯片对合成气溶胶中S.aureus的捕获效率可达到99.9%。通过原位EIS检测法可实现浓度为1.26×10~3～3.16×10~6 CFU/m~3的单菌（S.aureus）和混菌（S.aureus,E.coli和Candida albicans）的定量检测,检出限为10~3 CFU/m~3。以Ag溶胶作为SERS增强剂,可实现富集细菌（S.aureus,E.coli和Candida albicans）的SERS光谱测试,通过SERS光谱差异及采用主成分分析（PCA）法处理光谱数据,可有效区分三种菌。所建立方法解决了采样模块和检测模块分离的问题,为空气中细菌高效检测提供了新方法。（3）在芯片上集成PDA-co-CS凝胶微柱阵列,将Ag NPs沉积在PDA-co-CS凝胶微柱中,构建复合SERS基底,建立了基于芯片的空气中细菌原位无标记快速鉴别的新方法,实现了细菌的高效捕获和原位SERS光谱辨识。集成Ag NPs@PDA-co-CS凝胶微柱阵列的微流控芯片对合成气溶胶中S.aureus的捕获效率＞99.9%。通过SERS检测法可以检测最低浓度为10~5 CFU/m~3的S.aureus。利用S.aureus、E.coli和Bacillus cereus三种菌的SERS光谱中特征峰差异,以及采用PCA法对细菌光谱数据建立的鉴别方法,可实现三种菌的鉴别。所建立方法实现了细菌采样和检测的集成,简化了操作流程,提高了芯片上样本流量,在空气中细菌的捕获富集、快速鉴别中具有良好的应用前景。（4）利用温敏性PNIPAAm凝胶微柱对细菌的粘附及释放特性,在微流控芯片上实现细菌的采集、转移、浓缩和高灵敏检测的一体化,构建了基于微流控芯片的空气中细菌快速芯片荧光检测的新策略。在最佳采集条件和最佳洗脱条件下,集成PNIPAAm凝胶微柱阵列的微流控芯片对合成气溶胶中S.aureus的捕获效率可达99.6%,对捕获S.aureus的洗脱效率达98.9%。浓度范围为8.40×10~2～5.00×10~6 CFU的S.aureus细菌数量的对数和荧光强度之间呈良好的线性关系,最低可响应8.08×10~3 CFU/m~3的S.aureus。所建立的检测方法在2～2.5 h之内可实现空气中细菌的检测。相关研究在构建细菌采集、转移、浓缩和快速检测的一体化系统中具有重要指导意义,在空气中细菌的高效检测中具有广阔的应用前景。（5）建立了基于集成PNIPAAm凝胶微柱阵列贴片的微流控芯片的物体表面细菌采集、转移、浓缩、标记、检测及鉴别的新策略。在最佳采集条件和最佳洗脱条件下,柔性贴片对不锈钢片表面S.aureus的捕获效率约为75.6%,芯片对捕获S.aureus的洗脱效率约为88.4%。浓度范围为1.60×10~3～3.20×10~6 CFU的S.aureus数量对数和荧光强度之间呈良好的线性关系,最低可响应5.15×10~3 CFU/cm~2的S.aureus。采用Ag溶胶标记捕获的细菌,可实现细菌的SERS检测,采用PCA法建立了S.aureus、E.coli和Bacillus cereus三种菌的识别方法,该方法对在小样本量盲样的测试中识别正确率达到100%。所建立的方法在物体表面细菌的快速检测和鉴别中具有较大的应用潜力。